Sebagai sumberdaya alam untuk budidaya tanaman, tanah mempunyai dua fungsi, yaitu : (1) sebagai sumber penyedia unsur hara dan air, dan (2) tempat akar berjangkar. Salah satu atau kedua fungsi ini dapat menurun, bahkan hilang.
Hilangnya fungsi inilah yang menyebabkan produkvitas tanah menurun menjadi Tanah Marjinal. Dengan demikian, Tanah Marjinal untuk budidaya tanaman merupakan tanah yang mempunyai sifat-sifat fisika, kimia, dan biologi yang tidak optimal untuk kebutuhan pertumbuhan tanaman. Kalau tanah ini diusahakan untuk budidaya tanaman memerlukan masukan teknologi, sehingga menambah biaya produksi. Selain itu, tanah ini juga tidak mempunyai fungsi ekologis yang baik terhadap lingkungan.
Tanah Marjinal dapat terbentuk secara alami dan antropogenik (ulah manusia). Secara alami (pengaruh lingkungan) yang disebabkan proses pembentukan tanah terhambat atau tanah yang terbentuk tidak sesuai untuk pertumbuhan tanaman. Misalnya, bahan induk yang keras dan asam, kekurangan air, suhu yang dingin/membeku, tergenang dan akumulasi bahan gambut, fraksi tanah yang dihasilkan didominasi oleh pasir, pengaruh salinisasi/penggaraman.
Tanah Marjinal yang dimaksudkan adalah tanah yang terbentuk secara alami, bukan tanah yang menjadi marjinal karena antropogenik. Dari 12 ordo tanah di dunia (Alfisols, Andisols, Aridisols, Entisols, Gelisols, Histosols, Inceptisols, Mollisols, Oxisols, Spodosols, Ultisol, dan Vertisols) yang tergolong Tanah Marjinal antara lain adalah : Aridisols, Entisols, Gelisols, Histosols, Inceptisols, dan Ultisols.
Secara antropogenik adalah karena ulah manusia yang memanfaatkan sumberdaya alam yang tidak terkendali, sehingga terjadi kerusakan ekosistem. Misalnya, deforestasi dan degradasi hutan, eksploitasi deposit bahan tambang, terungkapnya unsur atau senyawa beracun bagi tanaman, pengeringan ekstrem pada tanah gambut, serta kebakaran. Deforestasi dan degradasi hutan menyebabkan terjadinya erosi yang dipercepat dan punahnya organisme yang berperan dalam pembentukan tanah T = ƒ (i, b, r, o, w).
Aliran permukaan yang berasal dari curah hujan akan mengikis lapisan permukaan yang merupakan bagian tersubur dari tanah. Fraksi tanah yang dahulu diangkut adalah yang halus dan ringan yaitu liat dan humus. Kedua fraksi ini sangat berperan dalam menentukan kesuburan tanah, karena merupakan kompleks petukaran ion dan penahan unsur hara. Dalam sedimen yang terangkut pada peristiwa erosi terdapat juga berbagai unsur hara dan bahan organik. Oleh karena itu, tanah yang mengalami erosi akan menurun produktivitasnya menjadi tanah marjinal yang kalau erosi selanjutnya tidak dikendalikan, tanah tersebut akan menjadi lahan kritis.
Luas lahan kritis di Indonesia dari tahun ke tahun meningkat, sejalan dengan semakin mengganasnya deforestasi dan degradasi hutan serta belum diterapkannya teknologi konservasi tanah yang memadai, terutama pada areal budidaya tanaman pada lahan berlereng. Dari hasil survei Direktorat Kehutanan tahun 1985 pada 75 DAS (sebagian dari jumlah DAS di Indonesia) jumlah lahan kritis telah mencapai 16 juta ha dan meningkat 2,5 % / tahun. Sedangkan dari laporan Suranggajiwa (1975) luas lahan kritis pada seluruh DAS di Indonesia mencapai 30 juta ha dan meningkat 2 % / tahun. Dapat diprediksi betapa luasnya lahan kritis di Indonesia saat ini.
Produktivitas tanah merupakan kemampuan suatu tanah untuk menghasilkan produk tertentu suatu tanaman dibawah suatu sistem pengelolaan tanah tertentu. Suatu tanah atau lahan dapat menghasilkan suatu produk tanaman yang baik dan menguntungkan maka tanah dikatakan produktif. Produktivitas tanah merupakan perwujudan darifaktor tanah dan non tanah yang mempengaruhi hasil tanaman.
Tanah produktif harus mempuyai kesuburan yang menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman. Akan tetapi tanah subur tidak selalu berarti produktif. Tanah subur akan produktif jika dikelaola dengan tepat, menggunakan jenis tanaman dan teknik pengelolaan yang sesuai. Kesuburan tanah adalah kemampuan atau kualitas suatu tanah menyediakan unsur hara tanaman dalam jumlah yang mencukupi kebutuhan tanaman, dalam bentuk senyawa-senyawa yang dapat dimanfaatkan tanaman dan dalam perimbangan yang sesuai untuk pertumbuhan tanaman tertentu dengan didukung oleh faktor pertumbuhan lainnya (Yuwono dan Rosmarkam 2008).
Tanah yang sehat akan memberikan sumbangan yang besar tehadap kualitas tanah. Kualitas tanah dapat sebagai sifat atau atribut inherent tanah yang dapat digambarkan dari sifat-sifat tanah atau hasil observasi tidak langsung, dan sebagai kemampuan tanah untuk menampakkan fungsi-fungsi produktivitas lingkungan dan kesehatan.
Winarso (2005) menjelaskan bahwa pengukuran kualitas tanah merupakan dasar untuk penilaian keberlanjutan pengelolaan tanah yang dapat diandalkan untuk masa-masa yang akan datang, karena dapat dipakai sebagai alat untuk menilai pengaruh pengelolaan lahan. Pada umumnya proses degradasi tanah dalam sistem pertanian dapat disebabkan oleh erosi, pemadatan, penurunan ketersediaan hara atau penurunan kesuburan, kehilangan bahan organik tanah dan lain lain.
Aryantha (2002) menjelaskan ada tiga konsep untuk memperbaiki kesuburan tanah yaitu yang berwawasan lingkungan atau berkelanjutan adalah Low External Input Agriculture (LEIA) dan Low Ezternal Input Sustainable Agriculture (LEISA), dan pertanian modren yang tergantung dengan bahan kimia adalah High External Input Agriculture (HEIA)
LEIA adalah sistem yang memanfaatkan sumberdaya lokal yang sangat intensif dengan sedikit atau sama sekali tidak menggunakan masukan dari luar sehingga tidak terjadi kerusakan sumberdaya alam. Pendauran hara di dalam usahatani dengan sumber-sumber yang berasal dari luar usaha tani. Kegiatan ini berguna untuk menambahkan hara kepada tanah dari luar usaha tani. Bahan-bahan yang digunakan: sampah, kompos, limbah, dll. Pendauran hara di dalam usaha tani dengan sumber-sumber yang berasal dari usaha tani itu sendiri. Pendauran ini dapat dilewatkan dengan ternak atau pengembalian sisa-sisa biomassa hasil panen. Cara ini tidak menambahkan hara kepada tanah, tetapi hanya mengembalikan hara yang tidak terangkut ke luar bersama dengan hasil panen . Pendauran hara di dalam petak pertanaman. Kegiatan ini biasanya melibatkan tanaman legum (cover crop) untuk memenuhi sebagian besar kebutuhan N pada tanaman pokok.
HEIA adalah Merupakan sistem pertanian yang menggunakan masukan dari luar (secara berlebihan). Umumnya berupa bahan-bahan agrokimia konvensional yang memang disengaja dibuat untuk input produksi. Sistem ini sangat tergantung senyawa kimia sintetis (pupuk, pestisida, zat pengatur tumbuh). Dapat berpengaruh buruh pada keseimbangan lingkungan dan kesehatan manusia .
LEISA adalah Pertanian dengan masukan rendah tetapi mengoptimalkan pemanfaatan sumberdaya alam (tanah, air, tumbuhan dan hewan), manusia (tenaga, pengetahuan dan keterampilan) yang tersedia ditempat dan layak secara ekonomis, mantap secara ekologis, adil secara sosial dan sesuai dengan budaya lokal. Ciri-ciri sitem ini (a) berusaha mengoptimalkan pemanfaatan sumberdaya lokal dengan mengkombinasikan berbagai komponen sistem usahatani (tanaman, hewan, tanah, air, iklim dan manusia) sehingga saling melengkapi dan memberikan efek sinergi yang luar biasa,(b) berusaha mengoptimalkan pemanfaatan sumberdaya lokal dengan mengkombinasikan berbagai komponen sistem usahatani (tanaman, hewan, tanah, air, iklim dan manusia) sehingga saling melengkapi dan memberikan efek sinergi yang luar biasa.
Prinsip dasar LEISA adalah menjamin kondisi tanah yang mendukung pertumbuhan tanaman, khususnya dengan mengelola bahan organik dan meningkatkan kehidupan mikroorganisme di dalam tanah (soil regenerator), mengoptimalkan ketersediaan dan menyeimbangkan aliran unsur hara, khususnya melalui penambatan Nitrogen, pendaur ulangan unsur hara dan pemanfaatan pupuk luar sebagai pelengkap,, meminimalkan kerugian sebagai akibat radiasi matahari, udara dan air dengan pengelolaan iklim mikro, pengelolaan air dan pengendalian erosi, saling melengkapi dan sinergi dalam penggunaan sumberdaya genetik yang mencakup penggabungan dalam sistem pertanian terpadu dengan tingkat keanekaragaman fungisonal tinggi.